DK166656B1 - Soejle til fjernelse af vaeske fra en gas - Google Patents

Description

DK 166656 B1 - i -

Opfindelsen angår en lodret søjle til fjernelse af en væske fra en gas.

Der findes talrige eksempler i olieindustrien og den kemiske industri, hvor en medbragt væske skal fjernes fra en gas. Væsken kan være 5 medbragt i små eller store mængder af en strømmende gas, i form af små eller store dråber, som er opslæmmet i form af dug, en prop (i særdeleshed i rørledninger) eller som skum, osv.

Kendte eksempler er vand og flydende kulbrinter i naturgas, væskeabsorptionsstoffer i en gas, som er behandlet med sådanne stoffer og 10 smøreolie eller råolie i brint eller kulbrintegas. Et argument for anvendelse af en lodret søjle til fjernelse af væske fra gas er, at den optager lidt plads, hvilket i særdeleshed er fordelagtigt til offshore anvendelse på produktionsplatforme, men også i raffinaderier.

EP-A-0 048 508 angiver en lodret søjle til- fjernelse af væske fra 15 en gas med et gasindløb, et væskeudløb, som er anbragt neden under gasindløbet, og et gasudløb, som er anbragt oven over gasindløbet, hvor der mellem gasindløbet og gasudløbet er anbragt en centrifugal væskeud-skiIler over hele søjlens tværsnit, hvilken centrifugal separator består af to vandrette bakker, mellem hvilke der strækker sig lodrette åbne 20 hvirvel rør, hvert fra en åbning i den nederste bakke til en afstand neden under en coaksial åbning i den øvre bakke, samt midler til udledning af en sekundærgas og væske fra en rummet mellem bakkerne uden for hvirvel rørene, og organer anbragt i den nedre del af hvirvel rørene for at bringe gassen i rotation omkring en lodret akse.

25 Under normal drift af den kendte søjle indføres en blanding af gas og medført væske gennem gasindløbet og strømmer opad ind i væskecentrifugal separatoren, hvor den medførte væske separeres fra blandingen. Væsken ledes ud gennem væskeudløbet, og gas strømmer gennem gasudløbet.

Hvis hastigheden af blandingen imidleritd er relativt stor, er opholds-30 tiden for blandingen i centrifuga!separatoren relativt lille, hvilket resulterer i en ringe adskillelse af væske og gas, især hvis den medførte væske er til stede i fint spredt form.

Det er opfindelsens opgave at tilvejebringe en kompakt lodret søjle til fjernelse af en væske fra gas, hvor der opnås en tilstrækkelig 35 adskillelse i et stort område af gashastigheder.

- 2 - DK 166656 B1

Til dette formål er den lodrette søjle ifølge opfindelsen kendetegnet ved, at en vandret dråbesamler (coalescer) er anbragt mellem gastilførslen og centrifugal separatoren til væsken og over hele søjlens tværsnit, og at gasindløbet er udstyret med en forsynings- og forde-5 lingsenhed, som strækker sig vandret i søjlen, hvor enheden består af en aflang, kasselignende struktur, som mindst har én åben, lodret side med et gitter af styreblade anbragt bag hinanden tværs over søjlen.

Det er konstateret, at den maksimale gashastighed ved hvilken der opnås en ønsket væskeudskillelse i en lodret søjle forsynet med dråbe-10 samler og centrifugal udskil ler ifølge opfindelsen, er fire gange større end maksimal hastigheden i en lodret søjle, der kun indeholder en vandret dråbeudski11 ermåtte. Hvis søjlen derimod kun består af den centrifugale væskeudskiller, så vil gasserne selv ved betragteligt lavere gashastigheder end de ifølge opfindelsen tilladte maksimale gashastig-15 heder ikke blive tilstrækkelig tørret, hvis væsken er til stede i en fint spredt form.

I praksis vil virkemåden af dråbesamleren i søjlen ifølge opfindelsen ændre sig alt efter gashastigheden. Ved forholdsvis lave gashastigheder, vil dråbesamleren fjerne al væske fra gassen, idet væsken 20 skyller ned og ud af dråbesamleren og strømmer ud i bunden af søjlen.

Skønt dråbesamleren samler væskedråberne, vil disse ved høje gashastigheder ikke desto mindre blive ført med gassen opad og ud af dråbesamleren og fjernet fra gassen i centri fuga!udskil leren.

Et aspekt, som bidrager til søjlens forbedrede udskillelseskapaci-25 tet ifølge opfindelsen, er trykfaldet over dråbesamleren, som fører til en optimal gasfordeling over søjlediameteren i og over dråbesamleren, således at påvirkningen fra den nødvendigvis ikke-ideelle gastilførsel til søjlen udelukkes.

Der er talrige vandrette dråbesamlere disponible for lodrette søj-30 ler. Et kendt eksempel er dråbeudskiliermåtten. Alle disse er relativt tynde (stor gennemtrængelighed) og har et forholdsvist stort specifikt (indre) overfladeareal. Deres virkemåde er baseret på dråbeopfangning ved dråbesammenstød med indre overflader efterfulgt af dråbevækst på disse overflader, og endelig fjernelse af de dråber, som er vokset, en-35 ten ved gas eller ved tyngdekraften.

- 3 - DK 166656 B1

Centrifuga!udskilleren fungerer som følger. Gassen flyder opad, fordelser sig over hvirvelrørene og bringes til rotation. Dette bevirker, at væskedråberne i hvirvel rørene slynges mod rørvæggen, og under påvirkning af den opadgående gasbevægelse vil den på rørvæggen værende 5 væskefilm sammen med en mængde sekundærgas strømme ud over hvirvel rørenes øverste kant til rummet mellem bakkerne udenfor hvirvel rørene. I mellemtiden forlader hovedgasstrømmen - primærgassen - centrifugal udskilleren via de koaksiale åbninger i den øvre bakke koaksialt med hvirvel rørene. I rummet mellem bakkerne udenfor hvirvel rørene udskilles 10 væsken fra sekundærgassen ved tyngdekraften (gashastigheden er lav der), og sekundærgassen og væsken strømmer hver for sig ud fra dette rum.

En fordel ved denne type centrifugaludskiller, som er særlig vigtig ved høje gashastigheder, er at den udskilte væske ikke strømmer ned 15 i søjlen og derfor ikke påny bliver forstøvet af den opad flydende gas under centrifugal udskil leren. Det betyder også, at dråbesamleren ikke bliver overskyllet af nedløbende væske.

Ifølge en foretrukken udformning af opfindelsen består gastilførslen af en indgang med en forsynings- og fordelingsenhed, som forløber 20 vandret i søjlen, idet forsynings- og fordelingsenheden omfatter et på langs gående kammer, som er forbundet til gastilførslen, og som har i det mindste én åben lodret side med et gitter af styreblade, som er anbragt på række efter hinanden, set i strømningsretningen. Ved hjælp af denne forsynings- og fordelingsenhed fordeles gassen ensartet af styre-25 bladene over søjlens tværsnit, hvilket forårsager en yderligere forbedring af væskeudskillelsen i dråbesaml er/centrifugal udskil ler-sammensætningen. En yderligere fordel består i, at forsynings- og fordelingsenheden udskiller enhver væskeforekomst fra gassen, som pludselig opstår i gasstrømmen, således som det fx. kan ske i rørledninger til naturgas-30 transport, idet udskillelsen sker ved, at væsken støder sammen med styrebladene og falder ned inde i søjlen. Efter at bladene har sørget for fordeling over søjlens tværsnit, strømmer gassen op til dråbesamleren.

Den vandrette dråbesamler kan have mange udformninger, som i og for sig er kendte, og kan fx. bestå af et leje af trådnetlag, et lag af 35 blade eller et lag strukturpakning. Disse tre slags dråbesamlere har ------------------ DK 166656 Bl - 4 - den fordel, at de er tilgængelige i handelen og fungerer effektivt i søjlen ifølge opfindelsen.

Væskeudskilleren er ligeledes på fordelagtig vis forsynet med lodrette rørstykker, som løber ned fra de koaksiale åbninger i den øvre 5 bakke og ind i hvirvel rørene, og som har en mindre diameter end disse.

Denne indretning forøger udskillelsen af primærgas på den ene side og sekundærgas og væske på den anden, eftersom disse sidstnævnte ikke kan komme fra hvirvel rørene ind i åbningerne i den øvre bakke til primærgas.

10 Ifølge en foretrukken udformning består organerne til udstrømning af sekundærgas fra rummet mellem bakkerne af lodrette smårør, som forløber gennem den øvre bakke, og organerne til udstrømning af væske fra rummet mellem bakkerne består af et eller flere lodrette afgangsrør, som forløber fra dette rum til bunden af søjlen. Denne indretning har 15 den fordel, at sekundærgassen efter udskillelse fra væsken i nævnte rum mellem bakkerne straks løber tilbage til primærgassen, og væsken tilføres væsken i bunden af søjlen efter at være kommet fra dråbesamleren, således at sekundærgassen og den i centrifugal udskil leren fjernede væske ikke kræver særskilt behandling.

20 For yderligere at forbedre væskeudskillelsen i centrifugal udskil leren, er det fordelagtigt ifølge opfindelsen at anbringe åbninger i toppen af hvirvel rørene med henblik på udstrømning af væske i rummet mellem bakkerne udenfor hvirvel rørene. Dette har den fordel, at der ledes mindre sekundærgas til rummet mellem bakkerne.

25 Opfindelsen vil i det følgende blive nærmere beskrevet med henvisning til de medfølgende tegninger. På tegningen viser:

Fig. 1 et skematisk lodret plansnit af en søjle ifølge en udformning af opfindelsen, 30 Fig. 2 et vandret plansnit af søjlen taget langs linierne II-II på fig. 1, og

Fig. 3 et lodret plansnit af et hvirvelrør i centrifugaludskilleren ifølge en udformning af opfindelsen.

35 Den normalt lodrette søjle 1 ifølge den viste udformning af opfindelsen omfatter en forsynings- og fordelingsenhed 3, som er forbundet - 5 - DK 166656 B1 til en gastilførsel 2 og anbragt i en vis afstand over den nedre del 4 af søjlen 1, som fungerer som væskeopsamlingsrum. Del 4 er forsynet med et væskeudløb 5.

I en vis afstand over forsynings- og fordelingsenheden 3 findes en 5 vandret dråbesamler 6, som forløber vandret henover hele tværsnittet på søjlen 1. I en vis afstand over dråbesamleren 6 findes en centrifugal udskiller 7, som også forløber henover hele tværsnittet på søjlen 1. Centrifugaludskilleren 7 er placeret i en vis afstand under gasudløbet 8.

Et væskeafgangsrør 9 løber ned fra centrifugal udskil leren 7 gennem den 10 vandrette dråbesamler 6 langs enheden 3 (se fig. 2) og derefter ind i væskeopsamlingsrummet 4.

Forsynings- og fordelingsenheden 3 består af en langsgående kasselignende opbygning, som er forbundet til tilførslen 2 og indkapslet af en lodret forvæg 10, som er fastgjort rundt om gastilførslen 2 og en 15 lodret bagvæg 11 samt en øvre væg 12 og en nedre væg 13. De to sidstnævnte vægge 12 og 13 løber vandret stort set over hele søjlens 1 diameter og er trapezformede. De to lodrette sider af forsynings- og fordelingsenheden 3 mellem væggene 10 og 11 er åbne, og mellem de øvre og nedre vægge 12 og 13 er der anbragt lodrette styreblade 14, som løber 20 gennem nævnte åbne sider til udenfor forsynings- og fordelingsenheden 3. Bladene 14 er samlet i to gitre bestående af blade, som er placeret i række efter hinanden i strømningsretningen. Bladene 14 består hver af en del 16, som løber næsten parallelt med strømningsretningen 15 og en del 17, som i det væsentligste forløber vinkelret i forhold hertil.

25 Dråbesamleren 6 består af to vandrette støtteindretninger 18 og 19, som er anbragt i søjlen 1 i en vis afstand fra hinanden, og mellem disse findes et dråbesaml erleje 33, som består af lag af trådnet.

Centrifugal udskil leren 7 består af to vandrette bakker 20 og 21 (se fig 3) samt et antal lodrette hvirvelrør 22, af hvilke et er vist 30 på fig. 3.

Hvirvelrøret 22 er åbent i begge ender og monteret med bunden 23 i en åbning 24 i den nedre bakke 20. I den nedre del af hvirvel røret 22 findes indretninger i form af bøjede blade 25 for at bringe gassen, som strømmer ind via åbningen 24, i rotation. I den øvre del af hvirvelrø-35 rene 22 findes lodrette spalteåbninger 26. Den åbne top 27 på hvirvel- ; DK 166656 B1 - 6 - rørene 22 er anbragt i ringe afstand under den øvre bakke 21.

I den øvre bakke 21 findes to slags åbninger» nemlig koaksiale åbninger 28 i hvilke der er anbragt lodrette rørstykker 29, og åbninger 30 i hvilke der er anbragt lodrette smårør 31. Rørstykkerne 29 forløber 5 koaksialt i forhold til hvirvelrørene 22, og de har en mindre diameter end hvirvel rørene 22 og løber nedefter og ind i hvirvel rørene 22. Små-rørene 31 med en forholdsvis lille diameter er placeret længere væk fra aksen på det nærmeste rørstykke 29 end hvirvel rørenes 22 radius.

Det på fig. 1 viste væskeafgangsrør 9 er foroven åbent ind i rum-10 met mellem bakkerne 20 og 21 udenfor hvirvel rørene 22.

Den viste anordning virker som følger: Væskeholdigt gas tilføres via gastilførslen 2 til forsynings- og fordelingsenheden 3, og gassen ledes sideværts af styrebladene 14 og fordeles over hele søjlens tværsnit. Større mængder væske, som medbrin-15 ges af gassen, udskilles fra gassen ved styrebladene 14, og denne væske falder direkte ned i væskeopsamlingsrummet 4.

I mellemtiden flyder gassen opad i søjlen 1 og passerer dråbesamleren 6. En bedre fordeling af gassen over søjlens tværsnit opnås ved trykfaldet i dråbesamleren 6. Under denne passage samler små væskedrå-20 ber sig til større og, afhængigt af gashastigheden vil en lille eller stor mængde væske skylle ned og ud af dråbesamleren 6 og til sidst befinde sig i rummet 4. I rummet mellem forsynings- og fordelingsenheden 3 og dråbesamleren 6 vil den nedadløbende væske i nogen grad medføre væske fra gassen, således at dråbesamlerens 6 samlefunktion forøges 25 nedad.

Gassen, som strømmer op og ud af dråbesamleren 6, som stadig indeholder en vis mængde væske i form af samlede dråber, idet mængden afhænger af dens fart, fordeler sig over hvirvel rørene i centri fuga!udskilleren 7.

30 I hvirvel rørene 22 bibringes gassen en rotationsbevægelse, hvorved væsken fortrinsvis fugter rørvæggen 22, og gassen fortrinsvis strømmer opad og forlader hvirvel rørene 22 via rørstykket 28 ("primær" gassen). Væsken føres op i form af en film langs rørvæggen 22 under påvirkning af den opadstrømmende gas og via spalteåbningerne 26 og det ringformede 35 rum mellem rørstykket 29, toppen 27 på hvirvel rørene 22 og bunden af DK 166656 61 - 7 - den øvre bakke 21 når den til rummet mellem bakkerne 20 og 21 udenfor hvirvel rørene 22. En vis mængde "sekundær" gas føres ligeledes med væsken ind i dette rum. I dette rum sker der en udskillelse af væske og sekundærgas under tyngdekraftens indvirken. Væsken strømmer via orga-5 nerne for væskeudstrømning fra rummet mellem bakkerne 20 og 21 udenfor hvirvel rørene 22 i form af væskeafgangsrøret 9 til rummet 4 uden igen at komme i kontakt med den gennem søjlen 1 strømmende gas, og sekundærgassen strømmer via organerne for udstrømning af sekundærgas fra rummet mellem bakkerne 20 og 21 udenfor hvirvel rørene 22 i form af 10 smårørene 29 til rummet 30 over centrifugal udskilleren 7, hvor det tilføres primærgassen fra rørstykkerne 28. Gassen fjernes fra søjlen via gasudløbet 8 og væsken via væskeudløbet 5.

15

Claims (4)

1. Lodret søjle (1) til fjernelse af en væske fra en gas forsynet med en gastilførsel(2), et væskeudløb (5) anbragt under gastilførslen (2) og et gasudløb (8) anbragt over gastilførslen (2), hvor der mellem gastilførslen (2) og gasudløbet (8) er anbragt en centrifugal væskeudskil-5 ler (7) over hele søjlens (1) tværsnit, hvilken centrifugal separator (7) består af to vandrette bakker (20, 21) mellem hvilke der strækker sig lodrette, åbne hvirvel rør (22), hvert fra en åbning (24) i den ne-derste bakke (20) til en afstand neden under en coaksial åbning (28) i den øvre bakke (21), midler (30) til udledning af en sekundærgas og væ-10 ske fra en rummet mellem bakkerne (20, 21) uden for hvirvelrørene (22), og organer (25) anbragt i den nedre del af hvi rvel rørene (22) for at bringe gassen i rotation omkring en lodret akse, kendetegnet ved, at en vandret dråbesamler (6) er anbragt mellem gastilførslen (2) og den centrifugale væskeudskiller (7) og over hele søjlens (1) tvær-15 snit, og at gasindløbet (2) er udstyret med en forsynings- og fordelingsenhed (3), som strækker sig vandret i søjlen (1), hvor enheden (3) består af en kasselignende struktur, som mindst har én åben, lodret side med et gitter af styreblade (14) anbragt bag hinanden tværs over søjlen (1). 20

2. Søjle (l) ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den vandrette dråbesamler (6) består af et leje (33) af trådnetlag.

3. Søjle (1) ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den vandrette dråbesamler (6) består et lag af blade.

4. Søjle (1) ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den vand-25 rette dråbesamler (6) består af et lag strukturpakning.